| 一,概述
前述内容所讨论的气动元件,包括气源发生装置,执行元件,控制元件及各种辅件,都
是在高于大气压力的气压作用下工作的,这些元件组成的系统称为正压系统.另有一类元件
可在低于大气压力下工作,这类元件称为真空元件,所组成的气动系统称为负压系统（或称
真空系统）.
本节所说的负压,并非是由电动机,真空泵等机械产生的,而是利用文丘里原理产生的
负压.负压的大小用真空度表示.
（一）真空度
ISO规定的压力单位是帕斯卡（Pa）:
l Pa= 1N/m2（牛顿/米2）
工程上有两种计压方法,以真空为计压起点所计压力称为压力;以"当地大气
压力"为计压起点所计压力称为相对压力.在气动技术中,压力是用压力表测得的.由于压
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力表所测得的压力是相对压力,故相对压力又称表压力,用符号Pg表示.在真空技术中,
将低于当地大气压力的压力称为真空度.
在工程计算中,为简化常取"当地大气压" Pa = 0MPa.以此为基准,将压力,
相对压力及真空度表示在图8—45中.
（二）真空系统的组成
真空系统一般由真空发生器（真空压力源）,吸盘（执行元件）,真空阀（控制元件,有
手动阀,机控阀,气控阀及电磁阀）及辅助元件（管件接头,过滤器和消声器等）组成.有
些元件在正压系统和负压系统中是能通用的,如管件接头,过滤器和消声器,以及部分控制
元件.图8—46所示为典型真空回路.实际上,用真空发生器构成的真空回路,往往是正压
图8—45 压力表示
系统的一部分,同时组成一个完整的气动系统.如在气动机械手装置中,图8—46所示的吸
盘真空回路仅是其气动系统的一部分,吸盘是机械手的抓取机构,随着机械手手臂（如坐标
气缸）动作.真空发生器结构简单,无可动机械部件,使用寿命长,体积小,重量轻,安装
使用方便,真空度可达88kPa.但产生真空的抽吸流量较小（如 VAD-1/4真空发生器在
0.5MPa工作压力时,抽吸流量为35L/min）,若真空系统稍有不慎,易造成真空度不足而影
响系统的正常工作因此,使用时更应*防止管件接头等处的泄漏.
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l—过滤器 2—精密过滤器 3—减压阀 4—压力表 5—电磁阀 6—真空发生器
7—消声器 8 —真空过滤器 9—真空压力开关 10—真空压力表 11—吸盘 12—工件
图8—46 典型真空回路
以真空发生器为核心构成的真空系统适合于任何具有光滑表面的工件,特别是对于非金
属制品且不适合夹紧的工件,如易碎的玻璃制品,柔软而薄的纸张,塑料以及各种电子精密
零件.已广泛用于轻工,食品,印刷,医疗,塑料制品以及自动搬运和机械手等各种机械,
如玻璃的搬运,装箱,机械手抓取工件,印刷机械中的纸张检测,运输,真空包装机械中包
装纸的吸附,选标,贴标,包装袋的开启,精密零件的输送,塑料制品的真空成型,电子产
品的加工, 运输,装配等各种工序作业.
二,真空发生器
用真空发生器产生负压的特点有:
（l）结构简单,体积小,使用寿命长;
（2）产生的负压力（真空度）,流量不大,稳定可靠并且可调,;
（3）瞬时开关特性好,无残余负压;
（4）同一输出口可使用负压或交替使用正负压.
（一）工作原理
图8—47所示为真空发生器的工作原理图,它由工作喷嘴,接收室,混合室和扩散室组
成.压缩空气通过收缩的喷嘴后,从喷嘴内喷射出来的一束流体的流动称为射流.射流能卷
吸周围的静止流体和它一起向前流动,这称为射流的卷吸作用.而自由射流在接收室内的流
动,将限制了射流与外界的接触,但从喷嘴流出的主射流还是要卷吸一部分周围的流体向前
运动,于是在射流的周围形成一个低压区.接收室内的流体便被吸进来,与主射流混合后,
经接收室另一端流出.这种利用一束高速流体将另一束流体（静止或低速流）吸进来,相互
混合后一起流出的现象称为引射现象.若在喷嘴两端的压差达到一定值时,气流达声速或亚
声速流动,于是在喷嘴出口处,即接收室内可获得一定的负压.
混合室的作用,首先是全部接收主射流和引射射流,使之混合并畅通流出,其次是使两
束射流充满混合室,从而有效地阻止大气倒流影响负压.
对于真空发生器,引射气流是有限的.若在引射通道接真空吸盘,当吸盘与平板工件接
触,只要将吸盘腔室内的气体抽吸完并达到一定真空度,就可将平板吸持住.
（a）真空发生器 （b）卷吸现象
图8—47 真空发生器的工作原理
1—喷嘴 2—接收室 3—混合室 4—扩散室
真空发生器可用于产生负压,也可用作喷射器.
若真空发生器用作喷射器,则气流必须流经扩散器后喷出.若真空发生器仅用作发生负
压,就可以不用扩散室,气流直接排入大气,在扩散室位置安装消声器以降低气流噪声.
（二）结构
1.普通真空发生器
图8—48所示为VAD普通真空发生器,P口接气源,R口接消声器,U口接真空吸盘.
压缩空气从真空发生器的P口流向R口时,按照文丘里原理产生真空.当P口无压缩空气
输入时,抽吸过程停止.
（a） （b）
图8—48 普通真空发生器
2.带喷射开关的真空发生器
一般真空吸盘吸持工件后,要放掉工件就必须使吸盘内的真空消除.若在真空发生器引
射通道流入一股正压气流,就能使吸盘内压力从负压迅速变为正压,工件脱开.带有喷射开
关的真空发生器就能完成这一功能.
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供应SMC真空元件—新型（实用）气动元件之第五节真空元件—SMC真空元件
图8—49 带喷射开关的真空发生器
l—喷嘴2—阀芯（喷射开关） 3—气室 4—阀座 B—通道 C—混合室
图8—49所示为带喷射开关的真空发生器,内置气室和喷射开关.喷射开关由阀芯和阀
座构成.其动作原理和快速排气阀相似.真空发生器在抽吸过程中,压缩空气经通道B充
满气室,同时阀芯压在阀座上将排气通道关断.而当 P口无输入时,贮存在气室内的压缩
空气把阀芯推离阀座,从阀口经混合室从U口快速排出,从而使工件与吸盘快速脱开.
3.组合真空发生器
真空发生器常与电磁阀,压力开关和单向阀等真空元件构成组件,更便于安装使用.
图8—50 组合真空发生器
l—进气口 2—真空口（输出口） 3—排气口
图8—50所示为一种VADM组合真空发生器.它由真空发生器,消声器,过滤器,压
力开关和电磁阀等组成.进入真空发生器的压缩空气由内置电磁阀控制.电磁线圈通电,阀
换向,从1口（进气口）流向3口（排气口）的压缩空气,按照文丘里原理产生真空.电磁
线圈断电,真空消失.吸入的空气通过内置过滤器和压缩空气一起从排气口排出.内置消声
器可减少噪声.真空开关用来控制真空度.
图8—51所示是一种带喷射开关,内置单向阀的VADMI组合真空发生器.喷射开关
由电磁阀V2和节流阀构成.吸盘与真空口2相连.与图8—50相同,真空发生器真空的产
生和消失是由电磁阀V1控制的.电磁阀断电后,内置单向阀可保持真空.若电磁阀V2通电,
则压缩空气经阀V2和节流阀使真空快速释放.调节节流阀开度,能调整真空释放时间.
这种组合真空发生器zui大特点在于内置单向阀可保持真空,节约了大量能源.若再由真
空开关来控制真空度,则是一种理想的组合真空发生器,如图8—51（b）所示.
（三）主要性能
1. 耗气量
真空发生器的耗气量是由工作喷嘴直径决定的.喷嘴直径一般在0.5～3mm范围.对同
一喷嘴直径的真空发生器,其耗气量随工作压力的增加而增加.
2. 真空度
图8—52所示为真空度特性曲线.由图可见,曲线有zui大值.当超过zui大值,即使增加
工作压力,真空度非但没有增加反而会下降.真空发生器产生的真空度zui大可达88kPa.建
议实际使用时,真空度可选定在70kPa,工作压力在0.5MPa左右.
（a） （b）
图8—51 带喷射开关,内置单向阀的组合真空发生器
V1—供气电磁阀 V2—喷射开关电磁阀
L—进气口 2—真空口 3—排气口
3.抽吸时间
抽吸时间表征了真空发生器的动态
指标,表示在工作压力0.6MPa时,抽吸
1升容积空气所需时间.显然,抽吸时间
与真空度有关,在一定的工作压力下,抽
吸时间长短决定于流经抽吸通道的抽吸
流量的大小.若已知抽吸流量,同样可以
求得抽吸时间.
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三,真空吸盘
真空吸盘是真空系统中的执行元件,
用于将表面光滑且平整的工件吸起并保
持住,柔软又有弹性的吸盘确保不会损坏
工件.
图8—52 真空度特性
一） 结构
图8-53所示为常用吸盘的结构.通常吸盘是由橡胶材料与金属骨架压制而成的.橡胶
材料有硅橡胶等,硅橡胶吸盘适用于食品工业.
图8-53（a）所示为VAS 圆形平吸盘,图8-53（b）所示为VASB波纹形吸盘,其
适应性更强,允许工件表面有轻微的不平,弯曲和倾斜,同时波纹形吸盘吸持工件在移动过
程中有较好的缓冲性能.无论是圆形平吸盘,还是波纹形吸盘,在大直径吸盘结构上增加了
一个金属圆盘,用以增加强度.
（a） 圆形平吸盘 （b）波纹形吸盘 图8—54 真空吸盘的连接
图8-53 真空吸盘 1—活塞杆 2—吸盘
真空吸盘的安装是靠吸盘上的螺纹直接与真空发生器或者真空发生器空心活塞杆气缸
相连,见图9—54.
（二）性能
表8—6 真空吸盘的主要性能参数
真空吸盘的外径称为公称直径,其吸持工件被抽空的直径称为有效直径.一般真空吸盘
公称直径有8,15,30,40,55,75,100和125mm等规格,表8—6所列为VAS型真空吸
盘的主要性能参数.
真空吸盘使用时应该注意吸盘的安装位置,如图8—55所示,水平安装位置和垂直安装
位置两者吸持工件时受力状态是不同的.图（a）中,吸盘水平安装时,除了要吸持住工件
负载,还应该考虑吸盘移动时因工件的惯性力对吸力的影响.图（b）中,吸盘垂直安装时,
吸盘的吸力必须大于工件与吸盘间的摩擦力.
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四,其它真空元件
（一）真空电磁阀
图8—55 真空吸盘安装位置
真空电磁阀与普通电磁阀在结构,工作原理方面没什么两样,区别仅在于密封.气动元
件的密封有两种方式,弹性密封和唇形密封.若采用唇形密封结构的普通电磁阀,那肯定是
不能用于真空系统的,除非将唇形密封圈拆下反装.一般采用弹性密封结构的阀是可以用于
真空系统的.
采用截止式阀芯结构的阀,若阀芯和阀座开闭件之间有弹性密封垫（圈）,则截止阀同
样可用作真空阀.
上述情况同样适用于手控风机控阀,气控阀和电磁阀.如ISO阀等.
（二）真空安全阀
真空安全阀能确保在一个吸盘失效后,仍维持系统的真空不变.图8-56所示为同时使
用多个真空吸盘的真空系统,系统中装有真空安全阀.如果系统中有一个或几个吸盘密封失
,将影响系统的真空度,导致其它的吸盘都不能吸持工件而无法工作.
但是,如果使用真空安全阀,则可以避免这种情况发生,即当一个吸盘失效或不能密封
时,其它吸盘的真空度不受影响.
图8-57所示为ISV真空安全阀结构原理.
（三）真空顺序阀
图8-58所示为VUV真空顺序阀,其结构,动作原理与压力顺序阀相同.只是用于负
压控制,压力控制口X在上方,调节弹簧压缩量可调整控制压力（真空度）.只要X口的真
空度达到真空顺序阀的设定值,则与其相连的阀动作.
图8—59所示为真空顺序阀应用实例.图中,真空顺序阀的 X口与真空发生器U口相
连.启动手动阀向真空发生器供给压缩空气即产生负压,对吸盘进行抽吸.在吸盘内真空度
达到调定值时,真空顺序阀打开,阀5动作有输出,使阀6换向,气缸活塞杆伸出.
图8—56 多个真空吸盘的真空系统
l—真空发生器 2—分配器 3—真空安全阀 4—吸盘 5—高度调整件
（a）结构 （b）符号
图8—57 真空安全阀 图8—58 真空顺序阀
图8—59 真空顺序阀的应用
1—真空发生器 2—工件 3—吸盘
4—真空顺序阀 5—基本阀 6—控制阀
（四）气—电信号转换器
用于真空的气—电信号转换器结构,工作原理与普通气——信号转换器是一样的,只是
控制口的真空信号吸上膜片（而不是压下膜片）,驱动微动开关动作,有电信号输出.其它
电气性能要求与普通气—电信号转换器相同.
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